航运业约占全球温室气体排放量的3%，对其进行脱碳可能是实现净零排放道路上最艰巨的任务之一。

　　数以万计的船只将需要从使用化石燃料转向使用生物燃料或绿色氢基燃料，目前绿色氨或甲醇被吹捧为最大有可能的解决方案，这将需要大量的资金和可再次生产的能源。

　　但是，如果氢气可以在不需要可再生能源的情况下，使用廉价的废料在船上生产呢？

　　麻省理工学院（MIT）的研究人员认为，他们可能已找到了这样一种解决方案——一种在实验室“玩耍”时发现的解决方案。

　　人们早就知道，当未被空气中的氧气污染的纯铝与水接触时，会发生化学反应，产生氢气、热量和氧化铝。

　　麻省理工学院的一份新闻稿解释说：“他们突然往混合物中加入了一些咖啡渣（煮咖啡后剩下的咖啡豆残渣），惊讶地发现反应加快了速度。”

　　“最后，研究小组发现，低浓度的咪唑（咖啡 因中的一种活性成分）足以显著加速反应，在短短五分钟内产生相同量的氢气，而没有添加的情况下需要两个小时。”

　　Kombargi（左）和研究员Niko Tsakiris（右）正在研究一种新的氢反应堆，该反应堆将能够从铝和海水中生产氢气。照片：麻省理工学院

　　博士生Aly Kombargi是这项研究的主要作者，他解释说：“我们只是在厨房里玩东西，发现当我们将咖啡渣加入海水中并放入铝颗粒时，反应突然加快了。”

　　然而，该大学解释说，铝-水反应有一种“第22条军规”，因为金属一旦与空气中的氧气接触就会形成一层“屏蔽状”的氧化物，这就是为什么铝苏打罐不会与水产生反应。

　　“在之前的工作中（2021年），研究小组发现，他们能够使用淡水刺穿铝的屏蔽，并通过用少量由特定浓度的镓和铟制成的稀有金属合金对铝进行预处理来保持与水的反应。这种合金起着‘活化剂’的作用，可以清除任何氧化物积聚，并形成一个可以与水自由反应的纯铝表面。”

　　研究人员估计，1克回收的铝颗粒将在5秒内产生1.3升（0.09克）的氢气。换句线kg铝。

　　但为了使这一过程可持续且经济实惠，研究人需要找到一种回收和再循环昂贵的镓铟（GaIn）材料的方法。

　　他们发现，离子（带电荷的原子或分子）能够保护GaIn不与水反应，并帮助它“沉淀成可以舀出并重复使用的形式”。

　　Kombargi说：“我们很幸运，海水是一种非常便宜且可用的离子溶液。”他用附近波士顿海滩的海水测试了这一想法。“我和一个朋友去了里维尔海滩，我们抓起瓶子装满了，然后我过滤掉藻类和沙子，加入铝，结果一致。”

　　一位研究人员通过将铝颗粒浸入镓铟混合物中来保护其免受空气污染。照片：麻省理工学院

　　即使是该过程中的废品——氢氧化铝（也称为勃姆石）——也是一种有价值的商品，可以收集并出售用在所有行业，包括作为增强电动汽车电池热和机械稳定性的涂层材料，作为塑料和电子科技类产品中的阻燃剂，以及作为陶瓷中的增强材料。出售这种矿物将有利于降低氢气生产成本。

　　由机械工程教授道Douglas Hart领导的研究小组目前正在开发一种可以在船或潜艇上运行的小型反应堆。

　　麻省理工学院在新闻稿中解释说：“该容器将容纳铝颗粒（从旧苏打罐和其他铝制品中回收），以及少量镓铟和咖啡 因。”

　　“这些成分能定期与周围的一些海水一起流入反应堆，按需生产氢气。然后，氢气可以为机载发动机提供燃料，驱动发动机或发电，为船舶提供动力。”

　　Kombargi补充道：“这对于船只或水下航行器等海事应用来说很有趣，因为你不必贴身携带海水——海水很容易获得。我们也不必携带一罐氢气。相反，我们将运输铝作为‘燃料’，只需加水来生产我们所需的氢气。”

　　研究人员在《电池报告物理科学》（Cell Reports Physical Science）杂志上发表了他们的研究结果，他们没说明生产氢气的成本，只是在研究结束时说：“碳足迹和该过程的总体成本是正在做多元化的分析的主题，并计划在即将进行的研究中进行详细的生命周期分析和进一步的经济评估。”

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